俘获月球的四种力

月球进入地球引力圈后，受到很多力的作用才留在卫星轨道上绕行。俘获月球主要有四种力，即地球引力、太阳引力、潮汐力和原始大气的阻力。

一般来说，飞进地球引力圈的小天体，包括月球在内受到最大的力就是地球引力。然而，仅有地球引力，俘获后的小天体轨道未呈椭圆形。地球引力加上太阳引力之后，使小天体轨道有了改变。在地球和太阳引力作用下，进入地球引力圈内的小天体的轨道也不完全是椭圆形的，而且飞行若干周之后必然脱离引力圈跑掉，不可能留在卫星轨道上。

但是，月球并未脱离地球引力圈跑掉，这是由于原始大气的阻力在起作用。地球引力圈内的原始大气阻力对飞来的月球起了急剧的制动作用，使月球失去一部分能量，轨道半径变小，便跑不掉了。

如此说来，月球因受大气阻力作用轨道半径越来越小，岂不是早晚也得掉到地球上来，与地球相撞吗？不必担心，当月球飞进地球引力圈时，原始大气已开始逐渐飘散，月球所受的大气阻力越来越小，原始大气消失后，月球所受阻力也随之消失，因而轨道半径没有变小，也没有与地球相撞。

大气阻力消失后，还有潮汐力在起作用。在潮汐力作用下，月球公转速度加快，离心作用强化，轨道反而向外推移。通过观测得知，目前月球轨道半径事实上每年大约增加3厘米。

在上述四种力的作用下，使月球在被俘后既未掉到地球上来，也没跑到引力圈外去，始终在卫星轨道上运行，与地球长期相伴。

俘获是普遍现象

行星俘获小天体是行星演化进程中的一种普遍现象，不仅地球这样，太阳系其他行星也有这种现象。不少行星都各有自己的卫星，就是最好的说明。地球在形成过程中，曾有许多小天体飞到引力圈内来，其中一部分小天体直接与地球相撞，其余大部分在绕地球飞行期间，因原始大气强大阻力使轨道半径变小，最后终于落到原始地球上来。地球是在不断“吞掉”这些飞来的小天体当中成长起来的。

月球被俘获时间比其他小天体都晚，月球是在地球凝聚末期、原始大气逸散初期被俘的。月球被俘的最初10—100年期间，和其他小天体一样，轨道半径也在缩小，但原始大气消失后，月球轨道半径有了改变，月球后来的离心倾向使它幸存下来，免被地球“吞掉”。法国科学家f·米古纳曾对月球被俘后轨道变化的趋势作了计算，计算结果如附图所示。从附图上可以看出，刚被俘的月球距离地球较近，1千万年后月球轨道半径为地球半径的20倍，1亿年后为35倍，46亿年后达到60倍，即现在的位置。

自从俘获月球后，地球几乎再也没有俘获其他小天体。因为已有月球绕地球飞行，如果再有其他小天体飞来，依据天体力学原理，不会处于稳定状态，它不是掉到地球上来，就是飞出去，再不就是落到月球上去。所以，地球只有月球一个卫星陪伴。

俘获现象是普遍的，整个太阳系行星都是如此，只有金星是个例外。金星的自转速度很慢，约250天自转一周，不可能俘获行星，因此至今还孑然一身漫游在天空。

新俘获说从行星演化的整体上阐明了月球的起源以及被俘经过，是目前解释月球起源问题最有权威的学说。但这一新学说还有一些尚待研究的问题，例如，没有原始大气阻力能否俘获卫星？顺行性卫星和逆行性卫星的被俘有何不同？等等。经过科学家们的反复研究，人类对地球起源问题必将有一个正确而全面的认识。